ГОСТ Р ИСО 8178-5-2017 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 5. Топливо для испытаний

     5.2.1 Содержание серы в топливе

Содержание серы в сырой нефти обычно бывает достаточно велико. Сера, остающаяся в топливе после нефтепереработки, при сгорании в цилиндре двигателя окисляется до сернистого ангидрида , являющегося основным источником загрязнения атмосферы серой от двигателей. Часть , попадая в выпускной тракт двигателя, в смесительный канал или в систему очистки выпуска, подвергается дальнейшему окислению, превращаясь в оксид серы (VI) . Реагируя с присутствующей в отработавших газах водой, оксид серы образует серную кислоту, которая может образовывать различные сульфаты, а также менять агрегатное состояние и при измерении фигурировать как один из компонентов выброса частиц (РМ).

Следовательно, содержание серы в топливе оказывает существенное влияние на уровень выброса частиц.

Массовая доля сульфатов в отработавших газах двигателя зависит от следующих параметров:

- расхода топлива (BSFC);

- содержания серы в топливе (FSC);

- степени преобразования S в (CR);

- приращение массы из-за абсорбции воды, приведенное к .

Расход топлива и содержание серы в топливе являются измеряемыми параметрами, тогда как степень преобразования может быть оценена только приближенно, поскольку меняется от двигателя к двигателю. Как правило, в двигателях, не имеющих системы очистки выпуска, степень преобразования составляет порядка 2%. Влияние серы на уровень РМ рассчитывают по формуле

,                            (1)

где - удельный вклад серы из топлива в уровень РМ в граммах на киловатт-час (г/кВт·ч) эффективной мощности;

BSFC - удельный расход топлива в граммах на киловатт-час (г/кВт·ч) эффективной мощности;

FSC - содержание серы в топливе в миллиграммах на килограмм (мг/кг);

CR - степень преобразования S в в процентах (%);

6,795296 - степень преобразования S в .

Данная величина основана на предположении, что с каждым граммом связывается 1,2216 грамма воды, поскольку в атмосфере, где производится взвешивание, точка росы равна 9,5°С. Это соответствует 6,651.

Соотношение между содержанием серы в топливе и уровнем выброса сульфатов для двигателя без системы очистки отработавших газов и степенью преобразования S в 2% показано на рисунке 1.

X - содержание серы в топливе, мг/кг; Y - содержание РМ в отработавших газах, г/кВт·ч

     
Рисунок 1 - Соотношение между содержанием серы в топливе и выбросами сульфатов в двигателях без системы каталитической очистки отработавших газов

В состав многих систем очистки выпуска входит катализатор окисления. Его роль состоит в интенсификации химических реакций, необходимых для правильного функционирования системы очистки выпуска. Поскольку катализатор окисления интенсифицирует также преобразование в , то при наличии серы в топливе наличие такой системы очистки существенно усиливает выброс частиц. При использовании подобного рода систем очистки степень преобразования может резко возрасти (рост может составлять от 30% до 70% в зависимости от эффективности каталитического преобразователя). Как следует из рисунка 2, это может оказать значительное влияние на выбросы РМ.

X - содержание серы в топливе, мг/кг; Y - содержание РМ в отработавших газах, г/кВт·ч; 1 - степень преобразования 70%; 2 - степень преобразования 30%